成孔方法、铝合金-不锈钢工件及金属制品 |
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| 申请号 | CN202011599250.3 | 申请日 | 2020-12-29 | 公开(公告)号 | CN114682865A9 | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 富联裕展科技(深圳)有限公司; | 发明人 | 朱文成; 付晓青; 徐波玲; 王潇健; 彭健辉; | ||||
| 摘要 | 一种成孔方法，用于在 铝 合金 -不锈 钢 复合件表面形成第一孔，包括：将 铝合金 - 不锈钢 复合件放入第一溶液中，以铝合金-不锈钢复合件为 阳极 ，施加第一 电压 至铝合金-不锈钢复合件，以在铝合金-不锈钢复合件表面形成第一孔；清洗并干燥带有第一孔的铝合金-不锈钢复合件；其中，第一溶液包括 有机 溶剂 和可解离出Cl-的物质。本 申请 还提供一种铝合金-不锈钢 工件 及金属制品。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种成孔方法，用于在铝合金‑不锈钢复合件表面形成第一孔，包括： |
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| 说明书全文 | 成孔方法、铝合金-不锈钢工件及金属制品技术领域背景技术[0002] 便携式消费类电子产品在人们生活中得到越来越多的使用。消费者对电子产品的外观以及壳体的性能要求也越来越高。现有壳体成型工艺一般由单一金属件上形成孔，再将塑胶注入孔中成型，形成壳体。但单一金属壳体的外观逐渐满足不了需求，多金属复合的金属制品壳体开始慢慢进入消费类电子厂家的研发中。多金属包括至少两种金属，但由于两种金属间的导电能力不同，两种金属之间存在电位差以及电导率不同，传统的电化学方法会在其中一种金属成孔时，另一种金属发生严重的电化学抛光而致其结构破坏，从而导致整个金属制品被破坏，即传统的电化学方法很难在其中一种金属层的表面形成合适的孔，以用于金属制品与设置于金属制品表面的材料体的结合。发明内容 [0003] 有鉴于此，有必要提供一种成孔方法，以解决传统电化学方法无法在多金属复合件上形成孔的问题。 [0004] 一种成孔方法，用于在铝合金‑不锈钢复合件表面形成第一孔，包括： [0005] 将铝合金‑不锈钢复合件放入第一溶液中，以铝合金‑不锈钢复合件为阳极，施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件，以在铝合金‑不锈钢复合件表面形成第一孔；以及[0006] 清洗并干燥带有第一孔的铝合金‑不锈钢复合件；其中，第一溶液包括有机溶剂和‑可解离出Cl的物质。 [0007] 进一步地，有机溶剂选自乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇中的至少一种。 [0008] 进一步地，可解离出Cl‑的物质中包括含有结晶水的化合物。 [0009] 进一步地，可解离出Cl‑的物质选自NaCl、KCl、FeCl3·6H2O、FeCl3、CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。 [0010] 进一步地，第一溶液还包括可解离出Fe3+以及Cu2+中至少一种的物质。 [0011] 进一步地，可解离出Fe3+、Cu2+的物质中包括含有结晶水的化合物。 [0012] 进一步地，可解离出Fe3+的物质选自FeCl3·6H2O以及FeCl3中的至少一种；可解离2+ 出Cu 的物质选自CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。 [0014] 进一步地，施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件的步骤中，第一溶液的温度范围为50℃‑70℃，施加第一电压的时间范围为5min‑20min。 [0015] 进一步地，在施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件的步骤之后，还包括： [0016] 将铝合金‑不锈钢复合件放入第二溶液中，以铝合金‑不锈钢复合件作为阳极，施加第二电压至铝合金‑不锈钢复合件以使铝合金‑不锈钢复合件表面形成第二孔，其中，第二溶液包括有机溶剂、氯化物和磷酸化合物。 [0020] 进一步地，施加第二电压至铝合金‑不锈钢复合件的步骤中，第二溶液的温度范围为25℃‑55℃，施加第二电压的时间范围为10min‑25min。 [0021] 进一步地，在施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件的步骤之后，还包括： [0022] 将铝合金‑不锈钢复合件放入第三溶液，以使铝合金‑不锈钢复合件表面形成第三孔，其中， [0023] 第三溶液包括有机溶剂和可以解离出Cu2+与Cl‑的物质。 [0024] 进一步地，可以解离出Cu2+与Cl‑的物质包含含有结晶水的化合物。 [0025] 进一步地，可以解离出Cu2+与Cl‑的物质选自CuCl2·12H2O、CuSO4·5H2O和可溶性氯化物的混合物、Cu(NO3)2·3H2O和可溶性氯化物的混合物以及Cu(NO3)2·6H2O和可溶性氯化物的混合物中的至少一种。 [0026] 进一步地，将铝合金‑不锈钢复合件放入第三溶液的步骤中，第三溶液的温度范围为60℃‑90℃。 [0027] 进一步地，在施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件的步骤之后，还包括： [0028] 将带有第二孔的铝合金‑不锈钢复合件铝合金‑不锈钢复合件放入电解液中，以铝合金‑不锈钢复合件作为阳极，施加第四电压，以在铝合金‑不锈钢复合件的铝合金的表面形成第四孔。 [0029] 进一步地，在施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件的步骤之后，还包括： [0030] 将带有第三孔的铝合金‑不锈钢复合件放入电解液中，以铝合金‑不锈钢复合件作为阳极，施加第四电压，以在铝合金‑不锈钢复合件的铝合金的表面形成第四孔。 [0031] 一种铝合金‑不锈钢工件，包括：基体及第一孔，基体包括铝合金部分和不锈钢部分；第一孔位于不锈钢部分的表面；其中，第一孔的孔密度范围为50％‑80％。 [0032] 进一步地，第一孔为球形圆孔，第一孔的孔径范围为20μm‑40μm，第一孔的孔深范围为5μm‑40μm。 [0034] 一种金属制品，包括： [0035] 铝合金‑不锈钢工件，包含基体和第一孔，基体包含铝合金部分和不锈钢部分，第一孔设置在不锈钢部分；以及 [0036] 材料体，设置于第一孔中；其中， [0037] 第一孔的孔密度范围为50％‑80％。 [0038] 进一步地，材料体的材料选自金属、聚合物、陶瓷、玻璃中的至少一种。 [0039] 进一步地，铝合金‑不锈钢工件还包括第四孔，第四孔为氧化膜孔，第四孔的孔径范围为1nm‑900nm，第四孔位于铝合金部分，材料体设置于第四孔中。 [0040] 本申请提供的成孔方法，通过在以有机溶剂为主的第一溶液中加入具有腐蚀性的‑ ‑离子，有机溶剂能够增加腐蚀离子(如Cl)迁移所需要的能量，降低腐蚀离子(如Cl)的扩散‑ 速率，使腐蚀离子(如Cl)不会由于反应活性的影响而导致分布不均，反而可以将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金‑不锈钢复合件表面，从而避免在纯水溶液中由于铝合金‑ 部分和不锈钢部分电位差的存在而在电场中形成原电池，防止腐蚀离子(如Cl)集中在作为阳极的铝合金部分的表面与铝合金部分反应，避免不锈钢部分作为阴极受到保护，不被‑ 腐蚀离子(如Cl)蚀刻造孔的现象。通过电化学的牵引对铝合金‑不锈钢复合件表面形成弱腐蚀。在施加第一电压时，铝合金部分表面形成氧化膜(氧化铝)，对铝合金部分形成一定的保护，避免腐蚀离子对铝合金部分表面的过度腐蚀，因此，能够在保护铝合金部分的同时在不锈钢部分表面形成高密度的孔结构。 附图说明 [0042] 图1B为本申请一些实施例提供的成孔方法的流程图。 [0043] 图2为本申请一些实施例提供的以铝合金‑不锈钢复合件为阳极，施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件上的示意图。 [0044] 图3为本申请一些实施例提供的对铝合金‑不锈钢复合件施加第一电压后形成第一孔的结构示意图。 [0045] 图4为在图3所示的具有第一孔的铝合金‑不锈钢复合件的表面依次形成第二孔和第四孔的结构示意图。 [0046] 图5为在图3所示的具有第一孔的铝合金‑不锈钢复合件的表面依次形成第三孔和第四孔的结构示意图。 [0047] 图6为使用基恩士激光显微镜拍摄的本申请实施例2‑1制作的具有第一孔的铝合金‑不锈钢工件的图片。 [0048] 图7为图6所示的铝合金部分局部放大图。 [0049] 图8为图6所示的不锈钢部分局部放大图。 [0050] 图9为图8所示的不锈钢部分局部放大图以及沿线段A‑A的孔径孔深测试图。 [0051] 图10为使用基恩士激光显微镜拍摄的本申请实施例5‑3制作的金属工件的不锈钢部分表面具有第二孔的图片。 [0052] 图11为图10所示的不锈钢部分局部放大图。 [0053] 图12为电子显微镜拍摄本申请实施例5‑3制作的铝合金‑不锈钢工件注塑后形成金属制品的剖面图。 [0054] 图13为电子显微镜拍摄本申请实施例5‑3制作的铝合金‑不锈钢工件注塑后形成金属制品的剖面图。 [0055] 图14为使用基恩士激光显微镜拍摄的本申请实施例11‑2制作的具有第三孔的铝合金‑不锈钢工件的图片。 [0056] 图15为图14所示的铝合金‑不锈钢工件的铝合金部分局部放大图。 [0057] 图16为图15所示的铝合金‑不锈钢工件的不锈钢部分局部放大图以及沿线段B‑B的孔径孔深测试图。 [0058] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。 具体实施方式[0059] 为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。 [0060] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。 [0061] 请一并参阅图1A、图1B、图2及图3，本申请实施例提供一种成孔方法，用于在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第一孔30。 [0062] 如图1A所示，成孔方法包括以下步骤S10‑S20。 [0063] 步骤S10：将铝合金‑不锈钢复合件100放入第一溶液70中，以铝合金‑不锈钢复合件100为阳极，施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件100(请参阅图2)，以在铝合金‑不锈钢‑复合件100表面形成第一孔30。其中，第一溶液70包括有机溶剂和可解离出Cl的物质。 [0064] 如图3所示，铝合金‑不锈钢复合件100包括铝合金部分10和不锈钢部分20。在施加‑第一电压的过程中，有机溶剂能够增加腐蚀离子(Cl )迁移所需要的能量，降低腐蚀离子‑ ‑ (如Cl)的扩散速率，使腐蚀离子(如Cl)不会由于反应活性的影响而导致分布不均，反而可以将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金‑不锈钢复合件100表面，从而避免在纯水溶液中由于铝合金部分10和不锈钢部分20电位差的存在而在电场中形成原电池，防止腐蚀离‑ 子(如Cl)集中在作为阳极的铝合金部分10的表面与铝合金部分10反应，避免出现不锈钢‑ 部分20作为阴极受到保护，不被腐蚀离子(如Cl)蚀刻造孔的现象。通过电化学的牵引对铝合金‑不锈钢复合件100表面形成弱腐蚀。由于不锈钢部分20与铝合金部分10在材质上存在差别，铝合金部分10表面形成氧化膜(氧化铝)，对铝合金部分10形成一定的保护，从而避免腐蚀离子对铝合金部分10表面的过度腐蚀，因此，能够在保护铝合金部分10的同时在不锈钢部分20表面形成高密度的第一孔30结构。 [0065] 第一溶液70包括水，水可以是单独加入第一溶液70中的水，也可以是加入第一溶‑液70中含有结晶水的化合物产生的水。水用于解离出Cl。 [0066] 水在第一溶液70中的质量分数为7％‑63％。水的含量不宜过多。一方面，防止水过量(超过63％)，则有机溶剂含量减少，起不到束缚腐蚀离子的作用；另一方面，防止腐蚀离子在过量的水中迁移过快而快速腐蚀铝合金部分10表面。水的含量不应太低(低于7％)，否则腐蚀离子迁移速率太慢，导致反应效率低，增加时间成本、能耗成本。 [0067] 进一步地，第一溶液70还包括能够解离出Fe3+以及Cu2+中至少一种的物质。 [0068] 可解离出Fe3+与Cl‑或者Cu2+与Cl‑的物质中包括含有结晶水的化合物。 [0069] 其中，可解离出Fe3+的物质可以选自FeCl3·6H2O以及FeCl3中的至少一种；可解离2+ ‑ 出Cu 的物质可以选自CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种；可解离出Cl的物质可以选自NaCl、KCl、FeCl3·6H2O、FeCl3、CuCl2·12H2O以及CuCl2中的至少一种。 [0070] 其中，当第一溶液70中含有Fe3+以及Cu2+中至少一种离子时，Fe3+与Cu2+的电位均比单质铁(Fe)的电位高，均能够与不锈钢部分20中的铁发生置换反应，有利于刻蚀不锈钢部2+ 3+ 分20以进一步形成更大的第一孔30。其中，Cu 与Fe之间的电位差大于Fe 与Fe之间的电位 2+ 3+ 差，包含Cu 的第一溶液70相较于包含Fe 的第一溶液70更有利于形成具有更大孔径以及更大孔深的第一孔30。 [0071] 有机溶剂可为可以与水互溶的醇类，包括但不限于乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇中的至少一种。有机溶剂与水互溶，以使水解离出的离子均匀分散于有机溶剂中，从而在施加电压过程中，有利于腐蚀离子均匀负载在铝合金‑不锈钢复合件100表面。 [0072] 第一电压由直流电源输出，以使第一溶液70中的离子有秩序的迁移。 [0073] 第一电压的范围可以为60V‑100V，电流密度的范围可以为1A/dm2‑3A/dm2。在本申2 请的一些实施例中，第一电压可以是65V、76V、88V、95V，电流密度可以是1.5A/dm 、1.9A/ 2 2 2 dm、2.3A/dm、2.8A/dm。 [0074] 在施加第一电压至铝合金‑不锈钢复合件100的步骤中，第一溶液70的温度的范围可以为50℃‑70℃。在本申请的一些实施例中，第一溶液70的温度可以是55℃、59℃、63℃、68℃。第一溶液70的温度过低，则在不锈钢部分20形成的第一孔30的密度低；第一溶液70的温度过高，为离子的迁移提供了能量，导致铝合金部分10被腐蚀。 [0075] 施加第一电压的时间范围可以为5min‑20min。在本申请的一些实施例中，施加第一电压的时间可以是7min、9min、13min、17min。其中，可以根据所需要形成第一孔30的孔径、孔深以及孔密度等因素调整施加第一电压的时间。 [0076] 在一些实施方式中，在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第一孔30的步骤之前还包括对铝合金‑不锈钢复合件100进行表面处理的步骤，以先去除铝合金‑不锈钢复合件100表面的杂质、油污、氧化层等，再进行造孔。其中，表面处理包括除油处理以及剥黑膜处理。 [0077] 步骤S20：清洗并干燥带有第一孔30的铝合金‑不锈钢复合件100，得到铝合金‑不锈钢工件80。 [0078] 将铝合金‑不锈钢复合件100表面负载的离子以及有机溶剂等清洗后并干燥，以得到洁净的具有第一孔30的铝合金‑不锈钢工件80。 [0079] 进一步地，在一些实施方式中，在步骤S20之前，还可以包括步骤S12： [0080] 请一并参阅图4，将具有第一孔30的铝合金‑不锈钢复合件100放入第二溶液中，以铝合金‑不锈钢复合件100作为阳极，施加第二电压至铝合金‑不锈钢复合件100以使铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第二孔40，其中，第二溶液包括有机溶剂、氯化物和磷酸化合物。 [0081] 第二溶液中还包括水，第二溶液中的氯化物在水中能够解离出氯离子(Cl‑)，磷酸3‑ 化合物在水中能够解离出磷酸根离子(PO4 )。在施加第二电压过程中，铝合金部分10与不‑ 锈钢部分20表面的金属都被氧化形成氧化物，Cl基于其半径小、穿透能力强的特点，因此能够优先地选择吸附在氧化物上，把氧原子排挤掉，然后和氧化物中的阳离子结合成可溶 3‑ 性氯化物，从在不锈钢部分20表面形成第二孔40；另外，PO4 能够与铝合金部分10中的铝反 3+ 3+ 应形成一层磷酸铝膜负载在铝合金部分10表面，反应式为Al +PO4 ＝AlPO4，从而在铝合金部分10表面形成珊瑚状的孔。即铝合金部分10表面与不锈钢部分20表面均形成的第二孔 40，其中，铝合金部分10表面为珊瑚状的孔，不锈钢部分20表面为点蚀状的孔。 [0082] 水可以是单独加入第二溶液中的水，也可以是加入第二溶液中含有结晶水的化合‑ 3‑物产生的水。水可以用于解离氯化物生成Cl、解离磷酸化合物生成PO4 。 [0083] 氯化物可以选自氯化钠、氯化钾、氯化铜以及氯化铁中的至少一种。 [0084] 在一些实施方式中，氯化物选自氯化铁，这是氯化铁在第二溶液中不但能够解离‑ 3+ 3+出Cl，还能够解离出铁离子(Fe )，其中，Fe 能够与不锈钢部分20中的铁(Fe)反应，以进一步形成点蚀状的第二孔40。 [0085] 磷酸化合物可以选自磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、磷酸盐、偏磷酸盐中的至少一种。 [0086] 第二电压由直流电源输出，以使第二溶液中的离子有秩序的迁移。电流密度的范2 2 2 2 2 围可以为1A/dm‑10A/dm。在一些实施例中，电流密度可以是1.6A/dm 、3.2A/dm 、5.6A/dm、 2 7.8A/dm。 [0087] 第二电压还可以采用渐变式的直流电源输出。第二电压的增加速率的范围可以为1V/s‑2V/s。在一些实施例中，第二电压的增加速率可以是1.2V/s、1.4V/s、1.6V/s、1.8V/s。 采用渐变式的直流电源，可以防止突然电压过大，导致电荷集中放电，在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成不符合要求的大孔。 [0088] 施加第二电压至铝合金‑不锈钢复合件100的步骤中，第二溶液的温度范围可以为25℃‑55℃，施加第二电压的时间范围可以为10min‑25min。 [0089] 进一步地，在一些实施方式中，如图1B所示，在步骤S10之后，还可以包括步骤S14： [0090] 请一并参阅图5，将铝合金‑不锈钢复合件100放入第三溶液，以使铝合金‑不锈钢2+ ‑ 复合件100表面形成第三孔50，其中，第三溶液包括有机溶剂和可以解离出Cu 与Cl的物 2+ ‑ 2+ 质。第三溶液中含有Cu 与Cl，Cu 会优先在铝合金部分10与其中的铝元素反应形成致密的 2+ ‑ 2+ 铜膜，从而阻止Cu 和Cl进一步腐蚀铝合金部分10。Cu 也会和不锈钢部分20中的铁元素反应生成金属铜，但由于不锈钢中还含有部分其他元素，如铬，镍等金属元素，导致不锈钢部 2+ ‑ 分的铜膜不够致密，Cu 和Cl可进入铜膜空隙与不锈钢部分20中的铁元素反应，因此会在 2+ 不锈钢部分20表面形成点蚀；而铝合金部分10中铝的含量较多，与Cu 反应生成的铜膜比较致密，故铝合金部分10表面只有轻微腐蚀。因此，能够在保护铝合金部分10的同时在不锈钢部分20表面形成点蚀的第三孔50结构。 [0091] 第三溶液中还包括水，水可以是单独加入第三溶液中的水，也可以是加入第三溶2+ ‑ 液中含有结晶水的化合物产生的水。水可以用于解离Cu 与Cl。 [0092] 可以解离出Cu2+的物质可以选自CuCl2·12H2O、CuSO4·5H2O、Cu(NO3)2·3H2O以及‑Cu(NO3)2·6H2O中的至少一种。可以解离出Cl的物质可以选自可溶性氯化物以及CuCl2· 12H2O中的至少一种，可溶性氯化物可以是氯化钠以及氯化钾中的至少一种。在一些实施例中，可溶性氯化物可以选自KCl，NaCl，FeCl3及FeCl3·6H2O中的至少一种。需要说明的是可溶性氯化物是指可以溶于水的氯化物。 [0093] 第三溶液的温度范围可以为50℃‑90℃。在一些实施例中，温度可以是65℃、72℃、80℃、86℃。 [0094] 进一步地，在一些实施方式中，请一并参阅图1A和图1B，在步骤S12或者步骤S14之后，还可以包括步骤S16： [0095] 请一并参阅图4和图5，将带有第二孔40的铝合金‑不锈钢复合件100或带有第三孔50的铝合金‑不锈钢复合件100放入电解液中，以铝合金‑不锈钢复合件100作为阳极，施加第四电压，以在铝合金‑不锈钢复合件100的铝合金部分10的表面形成第四孔60。 [0096] 其中，此过程可以是阳极氧化过程，电解液中主要以水作为溶剂，以在铝合金部分10形成阳极氧化膜孔。 [0097] 本申请还提供一种上述成孔方法形成的铝合金‑不锈钢工件80，包括基体210以及第一孔30，基体210包括铝合金部分10a以及不锈钢部分20a，第一孔30位于不锈钢部分20a的表面，其中，第一孔30的孔密度范围为50％‑80％。 [0098] 第一孔30为球形圆孔，第一孔30的孔径范围为20μm‑40μm，第一孔30的孔深范围为5μm‑40μm。 [0099] 铝合金‑不锈钢工件80还包括第四孔60，第四孔60位于铝合金部分10a的表面。其中，第四孔60为氧化膜孔，第四孔60的孔径范围为1nm‑900nm。第四孔60的形状大致为柱状。 [0100] 本申请还提供一种金属制品200，金属制品200包括上述铝合金‑不锈钢工件80以及材料体220，材料体220设置于第一孔30中从而与铝合金‑不锈钢工件80结合，第一孔30的设置，有利于增加材料体220与铝合金‑不锈钢工件80的结合力。 [0101] 材料体220可以选自金属、聚合物、陶瓷以及玻璃中的至少一种。需要说明的是，聚合物包括常用的塑胶或树脂。 [0102] 进一步地，在一些实施方式中，铝合金‑不锈钢工件80还可以包括第二孔40、第三孔50以及第四孔60中的至少一种，材料体220还可以设置于第二孔40、第三孔50以及第四孔60中，以进一步增加材料体220与铝合金‑不锈钢工件80的结合力。 [0103] 进一步地，在一些实施例中，请一并参阅图1A和图1B，在步骤S20之后，还可包括步骤S30： [0104] 请再次参阅图4和图5，将带有第二孔40及第四孔60的铝合金‑不锈钢复合件100或带有第三孔50及第四孔60的铝合金‑不锈钢复合件100放入成型机中，将材料体220的材料成型于第二孔40及第四孔60中或第四孔60及第四孔60中，以形成金属制品200。 [0105] 在一些实施例中，成型机可以是注塑成型机，用于将聚合物注塑进第二孔40及第四孔60中或者第二孔40及第四孔60中形成金属制品200。 [0106] 以下通过具体实施例以及对比例来对本申请进行说明。需要说明的是，实施例1‑1至4‑4以及对比例1‑1中提供的铝合金‑不锈钢复合件100均是经过表面处理，铝合金‑不锈钢复合件100的型号为铝合金6013/不锈钢316；实施例5‑1至8‑3以及对比例5‑1至7‑1中采用的铝合金‑不锈钢复合件100均是经过实施例1‑1处理后的工件；实施例9‑1至12‑3以及对比例9‑1中采用的铝合金‑不锈钢复合件100均是经过实施例1‑1处理后的工件。 [0107] 表面处理的步骤包括：先将铝合金‑不锈钢复合件100置于质量分数为35％脱脂剂(汉高公司的BONDERITE C‑AK 1523R)、温度为55℃的水溶液中超声清洗3min，再将铝合金‑不锈钢复合件100置于质量分数为35％的硝酸中处理1min。铝合金‑不锈钢复合件100经过成孔处理后得到的铝合金‑不锈钢工件80通过光学显微镜测试其成孔情况。 [0108] 实施例1‑1至实施例1‑5 [0109] 将经过表面处理的铝合金‑不锈钢复合件100放入第一溶液70中，实施例1‑1至实施例1‑5的第一溶液70中均包括1L丙二醇以及浓度分别为50g/L、75g/L、100g/L、150g/L、200g/L的FeCl3·6H2O，第一溶液70的温度为55℃；以铝合金‑不锈钢复合件100为阳极、石墨作为阴极，施加80V的第一电压至铝合金‑不锈钢复合件100以形成第一孔30，施加第一电压的时间为10min；清洗后并在80℃的温度下干燥，形成带有第一孔30的铝合金‑不锈钢工件 80。 [0110] 对比例1‑1 [0111] 与实施例1‑1不同的是：采用水作为溶剂。 [0112] 其他步骤与实施例1‑1相同，这里不再赘述。 [0113] 请参阅表1，为实施例1‑1至1‑5以及对比例1‑1的主要区别条件以及测试结果。 [0114] 表1 [0115] [0116] [0117] 从表1测试结果可以看出：对比例1中的溶剂全部采用水，采用与实施例1‑1至1‑5相同的成孔流程后，铝合金部分10被大量腐蚀，且无法在不锈钢部分20造孔；实施例1‑1至1‑5形成分别较为均匀的第一孔30，且第一孔30主要分布在不锈钢部分20。形成上述结果的原因是：在水溶液中，铝合金部分10的活性比不锈钢部分20活性高，施加电压时，铝合金部分10优先被离子腐蚀，且无法在不锈钢部分20表面形成均匀的孔；在有机溶液中时，有机溶剂增加了离子的迁移所需要的能量，将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金‑不锈钢复合件100表面，通过电化学的牵引对铝合金‑不锈钢复合件100表面形成弱腐蚀，在施加电压开始时，铝合金部分10表面形成氧化膜(氧化铝)，对铝合金部分10形成一定的保护，后续继续施加电压过程中，离子无法与包覆于氧化膜内的铝合金部分10继续反应，离子从而与不锈钢部分20反应，在不锈钢表面形成均匀分布的第一孔30。其中，从实施例1‑1至1‑5可以看出，随着FeCl3·6H2O质量分数的变化，对第一孔30的分布情况、孔深以及孔密度均具有一定的影响，增加FeCl3·6H2O质量分数可以增加第一孔30的密度。 [0118] 实施例2‑1至实施例2‑4 [0119] 将一铝合金‑不锈钢复合件100放入第一溶液70中，实施例2‑1至实施例2‑4的第一‑溶液70中均包括1L丙二醇，还分别包括在第一溶液70中能够解离出Cl 摩尔浓度均为 300mmol/L的不同的盐，第一溶液70的温度为65℃；以铝合金‑不锈钢复合件100为阳极，施加80V的第一电压至铝合金‑不锈钢复合件100以形成第一孔30，施加第一电压的时间为 8min；清洗并干燥带有第一孔30的铝合金‑不锈钢工件80。 [0120] 请参阅表2，为实施例2‑1至2‑4的主要区别条件以及测试结果。 [0121] 表2 [0122] [0123] 请参阅图6、图7、图8以及图9，为经过本申请实施例2‑1的成孔方法后得到的铝合金‑不锈钢工件80，铝合金部分10表面基本未被腐蚀(请参阅图7)，不锈钢部分20表面具有高密度的、均匀的第一孔30(请参阅图8)。 [0124] 请参阅图9，测试在不锈钢部分20形成的第一孔30的孔径以及孔深，其中，一个第一孔30的孔径为35.23μm，一个第一孔30的孔深为6.72μm，从测试图可以计算出第一孔30的孔径以及孔深的大致范围。 [0125] 从表2的测试结果可以看出：选择不同种类的氯化物均可以在不锈钢部分20表面‑形成均匀分布的第一孔30。其中，以氯化钠(实施例2‑1)作为腐蚀离子(Cl)的来源时，在不锈钢部分20表面形成的第一孔30的孔径和孔深均较小，且容易出现窜孔现象；而实施例2‑2‑ 3+ 2+ 3+ 2 至2‑4中的腐蚀离子除Cl之外，还可以有Fe 或者Cu ，在施加电压过程的同时，Fe 或者Cu+ 与单质铁反应，形成孔径以及孔深均更大的第一孔30，其中，实施例2‑2中的孔深明显大于实施例2‑3。 [0126] 实施例3‑1至实施例3‑5 [0127] 将一铝合金‑不锈钢复合件100放入第一溶液70中，实施例3‑1至实施例3‑5中均分别包括总质量分数为95％的不同有机溶剂，还均包括质量分数为5％的FeCl3·6H2O，第一溶液70的温度为50℃；以铝合金‑不锈钢复合件100为阳极，施加70V的第一电压至铝合金‑不锈钢复合件100以形成第一孔30，施加第一电压的时间为5min；清洗并干燥带有第一孔30的铝合金‑不锈钢工件80。 [0128] 请参阅表3，为实施例3‑1至3‑5的主要区别条件以及测试结果。 [0129] 表3 [0130] [0131] 从表3的测试结果可以看出：选择不同的醇类作为有机溶剂均可以在不锈钢部分20表面形成均匀分布的第一孔30，其中，选择不同的醇类对形成的第一孔30的密度有一定的影响，但均没有出现铝合金部分10被腐蚀的现象。 [0132] 实施例4‑1至实施例4‑4 [0133] 将一铝合金‑不锈钢复合件100放入第一溶液70中，实施例4‑1至实施例4‑4的第一溶液70中均包含质量分数为95％的丙二醇、质量分数为5％的FeCl3·6H2O，第一溶液70的温度为60℃；以铝合金‑不锈钢复合件100为阳极，分别施加20V、60V、80V、100V的第一电压至铝合金‑不锈钢复合件100以形成第一孔30，施加第一电压的时间为15min；清洗并干燥带有第一孔的铝合金‑不锈钢工件80。 [0134] 请参阅表4，为实施例4‑1至4‑4的主要区别条件以及测试结果。 [0135] 表4 [0136] [0137] [0138] 从表4的测试结果可以看出：随着第一电压的增加，有利于增加孔密度。其中，第一电压过大，不锈钢部分20边缘容易出现过度腐蚀，可以通过减小电压避免上述现象。 [0139] 实施例5‑1至实施例5‑3 [0140] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100置于35℃的第二溶液中，实施例5‑1至5‑3中的第二溶液中均包括质量分数为40％的丙二醇、5％的乙二醇、10％的磷酸以及45％的水，实施例5‑1至5‑3中的第二溶液中还分别包括浓度为2g/L、4g/L、8g/L的氯化钠。以铝合金‑不锈钢复合件100作为阳极，施加第二电压15min至铝合金‑不锈钢复合件1002 以使铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第二孔40，其中，控制电流密度为2A/dm。最后取出具有第二孔40的铝合金‑不锈钢复合件100水洗，在80℃的温度下烘干20min。 [0141] 对比例5‑1 [0142] 与实施例5‑2不同的是：第二溶液不含有机溶剂，水的质量分数为90％。其他与实施例5‑2相同，这里不再赘述。 [0143] 对比例5‑2 [0144] 与实施例5‑1不同的是：第二溶液不含氯化钠。其他与实施例5‑1相同，这里不再赘述。 [0145] 请参阅表5，为实施例5‑1至5‑3以及对比例5‑1至5‑2的主要区别条件以及测试结果。 [0146] 表5 [0147] [0148] [0149] 请参阅图10以及图11，为经过本申请实施例5‑3的成孔方法后得到的铝合金‑不锈钢工件80注塑塑胶后形成的金属制品200的测试图片，其中，铝合金部分10表面以及不锈钢部分20表面均具有第二孔40，从放大图中可以测量出第二孔40的孔径以及孔深范围。请参阅图12以及图13，为上述金属工件80注塑材料体220后形成的金属制品200的测试图片，不锈钢部分20表面形成点蚀状、倒钩状的第一孔30。 [0150] 从表5中的测试结果可以看出：对比实施例5‑1至5‑3以及对比例5‑1，实施例5‑1至5‑3均可以在不锈钢部分20表面形成倒钩状点蚀孔结构，这是由于通过有机溶剂的加入，可以平衡不锈钢部分20与铝合金部分10化学特性差异；仅在水溶液体系中，由于铝合金部分 10的化学活性高于不锈钢部分20，因此反应体系会以铝合金部分10化学腐蚀为主，从而无法在不锈钢部分20表面。 [0151] 对比实施例5‑1至5‑3以及对比例5‑2，实施例5‑1至5‑3均可以在不锈钢部分20表‑面形成倒钩状点蚀孔结构，而对比例5‑2中不锈钢部分20表面被抛光，说明Cl 具有在不锈‑ 钢部分20表面成孔的能力。比较实施例5‑1至5‑3，随着Cl浓度的增加，成孔能力增加，孔径以及孔深均增大，其中，当氯化钠浓度高于8g/L时，对表面形成的第二孔40的孔径以及孔深不再有明显变化。 [0152] 实施例6‑1至实施例6‑3 [0153] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100置于30℃的第二溶液中，实施例6‑1至6‑3中的第二溶液中均包括质量分数为40％的丙二醇、5％的乙二醇、10％的磷酸‑以及45％的水，实施例6‑1至6‑3中的第二溶液中还分别包括能够解离出Cl摩尔浓度均为 200mmol/L的氯化钾、氯化铁、氯化铜。以铝合金‑不锈钢复合件100作为阳极，施加第二电压 5min至铝合金‑不锈钢复合件100以使铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第二孔40，其中， 2 控制电流密度为4A/dm 。最后取出具有第二孔40的铝合金‑不锈钢复合件100水洗，在80℃的温度下烘干20min。 [0154] 请参阅表6，为实施例6‑1至6‑3的主要区别条件以及测试结果。 [0155] 表6 [0156] [0157] 从表6中的测试结果可以看出：第二溶液中含有氯化铁和氯化铜的实施例中，孔深3+ 2 相对会降低，这是由于氯化铁中的Fe 会和不锈钢部分20中的Fe元素发生氧化反应生成Fe+ 2+ ，氯化铜中的Cu 会和不锈钢部分20中的Fe元素发生置换反应生成单质铜，在反应前期会 2+ 表现出反应迅速，可使孔径和孔深变大，但是由于氧化反应生成的Fe 和置换反应生成的单质铜会堆积在孔中，影响反应的进一步进行，导致最终的孔深相对较低，孔密度相对较低。 ‑ 2+ 由于不锈钢部分20含有较多的Fe元素，在相同Cl 解离浓度下，氯化铜中Cu 的摩尔浓度会 3+ 2+ 大于氯化铁中的Fe 的摩尔浓度，故导致在蚀刻反应初期，会有更多的Cu 与铁发生置换反应，含有氯化铜的第二溶液蚀刻出的孔的孔径会比含有氯化铁的第二溶液蚀刻出的孔的孔径更大，且对铝合金部分10无负面影响。 [0158] 实施例7‑1至实施例7‑3、对比例7‑1 [0159] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100置于45℃的第二溶液中，实施例7‑1至7‑3及对比例7‑1中的第二溶液中均包括质量分数为40％的丙二醇、5％的乙二醇、5％的氯化钠以及45％的水，实施例7‑1至7‑3及对比例7‑1中的第二溶液中还分别包括浓度为50g/L、100g/L、200g/L、0g/L的磷酸。以铝合金‑不锈钢复合件100作为阳极，施加第二电压10min至铝合金‑不锈钢复合件100以使铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第二孔2 40，其中，控制电流密度为6A/dm 。最后取出具有第二孔40的铝合金‑不锈钢复合件100水洗，在80℃的温度下烘干20min。 [0160] 请参阅表7，为实施例7‑1至7‑3及对比例7‑1的主要区别条件以及测试结果。 [0161] 表7 [0162] [0163] 从表7的测试结果可以看出：适量的磷酸能够提高倒钩孔的密度，但过高的磷酸会使得不锈钢部分20表面发生电化学抛光，不加磷酸无法形成倒钩状的点蚀孔。 [0164] 实施例8‑1至实施例8‑3 [0165] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100置于25℃的第二溶液中，实施例8‑1至8‑3中的第二溶液中均包括质量分数为40％的丙二醇、5％的乙二醇、5％的氯化钠、45％的水以及浓度为5g/L的磷酸。以铝合金‑不锈钢复合件100作为阳极，施加第二电压12min至铝合金‑不锈钢复合件100以使铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第二孔40，其中， 2 2 2 实施例8‑1至实施例8‑3分别控制电流密度为2A/dm 、5A/dm 、8A/dm。最后取出具有第二孔 40的铝合金‑不锈钢复合件100水洗，在80℃的温度下烘干20min。 [0166] 请参阅表8，为实施例8‑1至8‑3的主要区别条件以及测试结果。 [0167] 表8 [0168] [0169] 从表8的测试结果可以看出：适当的电流密度能够在复合材料的表面形成高密度的倒钩孔结构。其中，电流密度过低无法形成孔结构，电流密度过低过高，则容易对不锈钢部分20产生电化学抛光，从而出现窜孔。 [0170] 实施例9‑1至实施例9‑3 [0171] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100放入第三溶液，第三溶液的温度为85℃，实施例9‑1至实施例9‑3的第三溶液包括有机溶剂和浓度分别为20g/L、40g/L、60g/L的CuCl2·12H2O，将铝合金‑不锈钢复合件100在第三溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第三溶液中反应，以在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第三孔50。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。 [0172] 对比例9‑1 [0173] 与实施例9‑3不同的是：第三溶液中的溶剂为水。其他与实施例9‑3相同，这里不再赘述。 [0174] 请参阅表9，为实施例9‑1至9‑3以及对比例9‑1的主要区别条件以及测试结果。 [0175] 表9 [0176] [0177] 从表9的测试结果可以看出：对比实施例9‑1至9‑3以及对比例9‑1，采用有机溶剂可以在不锈钢部分20表面形成第三孔50，而在水体系中，铝合金部分10发生化学腐蚀，无法在不锈钢部分20表面形成孔结构。 [0178] 对比实施例9‑1至9‑3，说明氯化铜的加入有利于第三孔50的形成，且随着氯化铜含量的增加，有利于增加孔深以及孔密度。 [0179] 实施例10‑1至实施例10‑3 [0180] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100放入第三溶液，第三溶液的‑温度为70℃，实施例10‑1至实施例10‑3的第三溶液包括丙二醇和不同的能够解离出Cl 的‑ ‑ 物质，其中，能够解离出Cl 的物质解离出的Cl的浓度均为200mmol/L。将铝合金‑不锈钢复合件100在第三溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第三溶液中反应，以在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第三孔50。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。 [0181] 请参阅表10，为实施例10‑1至10‑3的主要区别条件以及测试结果。 [0182] 表10 [0183] [0184] [0185] 从表10的测试结果可以看出：实施例10‑1至10‑3均能够在不锈钢部分20表面形成2‑ ‑ ‑ ‑ 孔，其中，实施例10‑2与10‑3引入了新的阴离子(SO4 、NO3)，对Cl的造成影响，从而对Cl的造孔能力有一定的影响。 [0186] 实施例11‑1至实施例11‑4 [0187] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100放入第三溶液，第三溶液的温度为65℃，实施例11‑1至实施例11‑4的第三溶液分别包括溶剂为丙三醇、乙二醇、体积均分的丙二醇和乙二醇、二乙二醇和浓度均为40g/L的CuCl2·12H2O，将铝合金‑不锈钢复合件100在第三溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第三溶液中反应，以在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第三孔50。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。 [0188] 请参阅表11，为实施例11‑1至11‑4的主要区别条件以及测试结果。 [0189] 表11 [0190] [0191] 请参阅图14、图15以及图16，为经过本申请实施例11‑2的成孔方法后得到的铝合金‑不锈钢工件80的测试图，铝合金部分10表面基本未被腐蚀(请参阅图14)，不锈钢部分20表面具有均匀的第三孔50。 [0192] 请参阅图16，测试在不锈钢部分20形成的第三孔50的孔径以及孔深，其中，横坐标表示孔径，纵坐标表示孔深，从测试图可以计算出第三孔50的孔径以及孔深的大致范围。作为示例，测试的一个第三孔50孔深17.64μm，测试的一个第三孔50的孔径23.10μm。 [0193] 从表11的测试结果可以看出：在不同的醇类有机溶剂中，均能够在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成分布均匀的孔。 [0194] 实施例12‑1至实施例12‑3 [0195] 将经过实施例1‑1处理后的铝合金‑不锈钢复合件100放入第三溶液，实施例12‑1至实施例12‑3的第三溶液的温度分别为50℃、70℃、90℃，第三溶液均包括丙二醇和浓度均为40g/L的CuCl2·12H2O，将铝合金‑不锈钢复合件100在第三溶液中反应1min后取出，采用清水清洗30s后烘干，继续放入第三溶液中反应，以在铝合金‑不锈钢复合件100表面形成第三孔50。重复上述过程10次后，在水中超声以剥黑膜，最后在80℃下烘干20min。 [0196] 请参阅表12，为实施例12‑1至12‑3的主要区别条件以及测试结果。 [0197] 表12 [0198] [0199] 从表12的测试结果可以看出：不同的反应温度，对造孔有一定的影响，温度越高，孔径、孔深以及孔密度均有一定的增加，这是由于温度升高，能有效增加氯离子的运动速率，加速反应的进行，从而提高了氯离子的腐蚀性能。 [0200] 本申请提供的成孔方法，通过在以有机溶剂为主的第一溶液70中加入具有腐蚀性‑ ‑的离子，有机溶剂能够增加腐蚀离子(如Cl)迁移所需要的能量，降低腐蚀离子(如Cl)的扩散速率，反而可以将腐蚀成孔的有效离子均匀地束缚在铝合金‑不锈钢复合件100表面，从而避免在纯水溶液中由于铝合金部分10和不锈钢部分20电位差的存在而在电场中形成原‑ 电池，腐蚀离子(如Cl)集中在作为阳极的铝合金部分10的表面与铝合金部分10反应，而不‑ 锈钢部分20作为阴极受到保护，不被腐蚀离子(如Cl)蚀刻造孔的现象。通过电化学的牵引对铝合金‑不锈钢复合件100表面形成弱腐蚀。在施加第一电压时，铝合金部分10表面形成氧化膜(氧化铝)，对铝合金部分10形成一定的保护，避免腐蚀离子对铝合金部分10表面的过度腐蚀，因此，能够在保护铝合金部分10的同时在不锈钢部分20表面形成高密度的孔结构。 [0201] 以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。 |
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